Zawartość
- Makroblokowanie
- Aliasing
- Artefakty czesania / przeplotu
- Bez błędów, bez stresu - Twój przewodnik krok po kroku do tworzenia oprogramowania zmieniającego życie bez niszczenia życia
- Wniosek
Źródło: Beror / Dreamstime.com
Na wynos:
Kompresja wideo może czasami powodować nieprawidłowości wizualne zwane artefaktami, których można uniknąć dzięki odpowiednio ustawionym parametrom w potoku kodowania.
Wszystkie media wizualne są skompresowane. Celem nośnika elektronicznego jest przechowywanie informacji w formacie umożliwiającym pakowanie. Jakość, klarowność i wierność cyfrowego wideo zależy od wielu czynników, które generalnie powstają w wyniku kompresji. Szybkość transmisji, rozmiar pliku, jakość i złożoność źródła odgrywają istotną rolę w kompresji wideo, podobnie jak urządzenia sprzętowe używane do przechwytywania, przechowywania i wyświetlania danych audiowizualnych. Artefakty wideo ogólnie odnoszą się do aberracji na wyjściach przetwarzanych sygnałowo, a w przypadku cyfrowego wideo mogą być rozpraszające, aw skrajnych przypadkach mogą zniszczyć całą transmisję. Niemniej jednak istnieją one z jakiegoś powodu, a zrozumienie unikalnych funkcji różnych artefaktów pomaga technikom i inżynierom wideo zidentyfikować słabości w łańcuchu kodowania. Oto kilka najczęstszych artefaktów we współczesnym cyfrowym wideo. (Aby uzyskać więcej informacji na temat jakości wideo, zobacz Zmierzch pikseli - przenoszenie fokusu na grafikę wektorową).
Makroblokowanie
Makroblok to jednostka przetwarzania obrazu w różnych powszechnie używanych formatach wideo, takich jak H.264 i MPEG-2. Przetwarzanie makrobloków obejmuje równania matematyczne, które pobierają obrazy z podpróbkami kolorów i, poprzez serię transformacji, kwantyzują je w zakodowane dane. Istnieje ze względu na wydajność kodowania, ale może powodować artefakty wideo zwane błędami makroblokowania. Wizualne cechy artefaktów makroblokowania są często podobne do obrazów o wysokiej pikselowości, ale z wyraźniej zdefiniowanymi grupami pikseli przypominającymi pudełko, które nieco przypominają źle umieszczone układanki w ramce.
Zazwyczaj makroblokowanie można przypisać jednemu lub wszystkim z następujących czynników: prędkości przesyłania danych, zakłóceń sygnału i wydajności przetwarzania wideo. Usługi przesyłania strumieniowego telewizji kablowej, satelitarnej i internetowej są szczególnie podatne na makroblokowanie, ponieważ ich wielokanałowa infrastruktura transmisji często wymaga nadmiernej kompresji wideo. Możliwe jest jednak, że artefakty pojawią się również w mniej zatłoczonym przepływie sygnału (choć nie jest to tak powszechne). I chociaż makroblokowanie pozostaje powszechnym artefaktem wideo, jest on stopniowo wycofywany przez wysokowydajne kodowanie wideo (HEVC), które wykorzystuje innowacyjne alternatywy dla procesów makrobloków.
Aliasing
Aliasing opisuje proces lub efekt przetworzonych sygnałów przetworzonych na skompromitowane wyjście. Wpływa głównie na segmenty mediów przestrzennych i czasowych, które zawierają skomplikowane i powtarzające się wzorce, i zwykle można je przypisać niewystarczającej częstotliwości próbkowania. Jeśli źródło nie jest próbkowane z odpowiednią częstotliwością i występuje aliasing, może to powodować dziwny efekt przeciągania wzorów w ramce. Wygląd aliasingu zależy od charakteru źródła, ale jednym z jego najczęstszych objawów jest to, co powszechnie określa się jako wzór mory.
Aby zobrazować to zjawisko, wyobraź sobie dwie identyczne kratki ułożone jedna na drugiej. Prawidłowo wyrównane ledwo zauważysz, że są dwa, a nie tylko jeden. Ale jeśli obrócisz górną kratkę, choćby odrobinę, kraty nie będą już ustawione w jednej linii. Niedopasowane wiersze i kolumny powodują zniekształcenie tam, gdzie wcześniej istniał prosty i jednolity wzór, tworząc wzorce przesunięcia, które mają tendencję do marszczenia się. Inną analogią do aliasingu mogą być szprychy rowerowe w kołowrotku. Podczas filmowania i wystarczająco szybkiego skrętu czasami wygląda to tak, jakby szprychy obracały się w odwrotnym kierunku niż w rzeczywistości. Wynika to z tego, że częstotliwość próbkowania urządzenia przechwytującego nie pobiera próbek wystarczająco szybko, aby dokładnie zobrazować prędkość obrotu koła, tworząc w tym miejscu inny wzorzec wizualny (lub alias).
Artefakty czesania / przeplotu
Przed opracowaniem nowoczesnego wideo progresywnego dominował tryb przeszukiwania nadawania wideo z przeplotem, który do dziś jest w ograniczonym użyciu. W przypadku wideo NTSC oznaczało to początkowo 525 na przemian zeskanowanych linii wideo na klatkę z prędkością około 30 klatek na sekundę. Po zeskanowaniu linii nieparzystych jako pierwszych, a linii parzystych na drugim, każda grupa (zwana „polem”) stanowiła połowę ramki. Ponieważ pola przeplatają się ze sobą, każde pole ma wygląd grzebienia. A gdy czas lub wzorzec skanowania w polu jest zakłócany (zwykle w wyniku konwersji liczby klatek na sekundę), na obrazie pojawiają się artefakty czesania, które mogą być bardzo subtelne lub bardzo rozpraszające.
Dwa najważniejsze formaty we wczesnej historii technologii filmowej to filmy i wideo - oba miały standardowe liczby klatek na sekundę, które różniły się od siebie. Jak wspomniano powyżej, 30 klatek na sekundę było mniej więcej standardem dla wideo i telewizji (w regionach, które obsługiwały wideo NTSC), podczas gdy film był na ogół kręcony i wyświetlany z prędkością 24 klatek na sekundę. Spowodowało to rozbieżność co do tego, co można zrobić z różnicą sześciu klatek, gdy jeden format zostanie przeniesiony do drugiego (proces znany jako „telecine” lub „odwrotna telecine”). Aby sobie z tym poradzić, kompleksowe dostosowania taktowania (zwane „wzorami rozwijania”) zostały znormalizowane w celu dostosowania liczby klatek na sekundę przy możliwie najmniejszej zauważalnej utracie jakości. (Aby uzyskać więcej informacji na temat liczby klatek na sekundę, zobacz Technika wideo: Zmiana ostrości z wysokiej rozdzielczości na wysoką liczbę klatek na sekundę).
Wzorce te pomijają lub powtarzają pola, aby zrekompensować różnicę częstotliwości między mediami wejściowymi i wyjściowymi, co naturalnie skutkuje artefaktami grzebieniowymi z częściowych ramek lub pól resztkowych. Te artefakty są najbardziej widoczne w częściach kadru, które przedstawiają ruch, i często wyglądają jak poziome linie ciągnące się za każdym ruchem. Istnieją filtry usuwające czesanie, które mogą w pewnym stopniu zaradzić artefaktom z przeplotem.
Bez błędów, bez stresu - Twój przewodnik krok po kroku do tworzenia oprogramowania zmieniającego życie bez niszczenia życia
Nie możesz poprawić swoich umiejętności programistycznych, gdy nikt nie dba o jakość oprogramowania.
Wniosek
Nauka kompresji wideo ewoluuje każdego dnia i staje się coraz bardziej wydajna. Ale tak długo, jak istnieje zróżnicowana gama kodeków, schematów kompresji i formatów wideo, również będą występować artefakty występujące podczas konwersji między nimi. Nowa technologia wideo stworzy nowe formy utraty jakości w procesach transkodowania, a także nowe rozwiązania w celu ich rozwiązania.